tema 4: optica

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TEMA 4: OPTICA http://www.buceando.es/ ¿Cómo puede un buceador estimar la profundidad a la que se encuentra? Física María del Carmen Martínez Tomás Curso: 2010-2011

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Page 1: TEMA 4: OPTICA

TEMA 4: OPTICA

http://www.buceando.es/

¿Cómo puede un buceador estimar la profundidad a la que se encuentra?

Física María del Carmen Martínez Tomás

Curso: 2010-2011

Page 2: TEMA 4: OPTICA

TEMA 4: OPTICA

¿A qué distancia podemos distinguir los ojos de un gato montés?

Física María del Carmen Martínez Tomás

Curso: 2010-2011

Page 3: TEMA 4: OPTICA

¿Soy daltónico?

TEMA 4: OPTICA

Física María del Carmen Martínez Tomás

Curso: 2010-2011

Page 4: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   La luz: naturaleza dual

  ONDA: se manifiesta en fenómenos de propagación

TEMA 4: OPTICA

Figura 31.30 Tipler 5ª Ed. http://es.wikipedia.org/wiki/Reflexi%C3%B3n_interna_total Física

María del Carmen Martínez Tomás Curso: 2010-2011

Page 5: TEMA 4: OPTICA

TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   La luz: naturaleza dual

  CORPUSCULO: en fenómenos de interacción con la materia   Efecto fotoeléctrico

  Efecto Compton

  Otros

http://intercentres.cult.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Campo/Campo06.htm

Física María del Carmen Martínez Tomás

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Page 6: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   La luz como ONDA: característica principal → su frecuencia   LUZ: intervalo pequeño del espectro electromagnético

TEMA 4: OPTICA http://www.upv.es/antenas/Tema_1/espectro_electromagnetico.htm

Min ≈ 100 Hz

Max ≈ 1022 Hz

LUZ VISIBLE

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Page 7: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   Optica: parte de la Física que se encarga de estudiar la

propagación de ondas pertenecientes a un pequeño intervalo de ese espectro electromagnético.

  En concreto: 3.8×1014 Hz a 7.7×1014 Hz   Espectro visible: intervalo que puede ver el ojo humano

TEMA 4: OPTICA

Min ≈ 100 Hz

Max ≈ 1022 Hz

http://edison.upc.edu/curs/llum/luz_vision/luz.html

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Page 8: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   Onda armónica:

T: periodo de repetición temporal λ: periodo de repetición espacial

¡PERTURBACION (ELECTROMAGNÉTICA) QUE SE DESPLAZA!

TEMA 4: OPTICA

y t T

y x λ

)(2sinλ

πx

TtAy −=

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Page 9: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción

  Velocidad de una onda: Frecuencia:

  Velocidad de la luz en el vacío (VALOR MAXIMO):

λ: longitud de onda en el vacío

  Velocidad en un medio:   INDICE DE REFRACCIÓN: →

TEMA 4: OPTICA

Tv λ=

Tf 1=

smsmc /103/1099792458.2 88 ×≈×=

fT

c λλ==

vcn = 1≥n

cv ≤

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Page 10: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción

  Índice de refracción:

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vcn = 1≥n

Material n

Aire 1.00029

Agua 1.333 = 4/3

Vidrio crown 1.5

Vidrio flint 1.7

Diamante 2.417

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Page 11: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción

  Al penetrar la luz en un medio transparente su velocidad y su longitud de onda cambian:

  vacío:

  medio:

  como entonces

  longitud de onda(medio) longitud de onda(vacío)

TEMA 4: OPTICA

1≥n

fc λ=

'λλ

==vcn n

λλ ='

fv 'λ=

λλ ≤'

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Page 12: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   Longitudes de onda del espectro visible:

TEMA 4: OPTICA

¡Dentro de un medio material λ disminuye!

Color λ (nm) f (Hz) Ultravioleta < 400 > 7.5×1014 Violeta 400 - 450 ≈ 7.2×1014 Azul 450 - 500 ≈ 6.4×1014 Verde 500 - 550 ≈ 5.7×1014 Amarillo 550 - 600 ≈ 5.3×1014 Naranja 600 - 650 ≈ 4.8×1014 Rojo 650 - 700 ≈ 4.5×1014 infra-rojo > 700 < 4.3×1014

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Page 13: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   Fronteras de separación entre medios:

  parte de la luz se refleja   parte se transmite   el resto se absorbe

  Análisis de estos fenómenos: mediante rayos   Rayos: dirección de propagación de la energía de una onda

  OPTICA GEOMETRICA: parte de la Física que estudia los cambios de dirección que experimentan los rayos de luz

TEMA 4: OPTICA

http://es.wikipedia.org/wiki/Reflexi%C3%B3n_interna_total Física María del Carmen Martínez Tomás

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Page 14: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   Leyes de la reflexión:

  Los rayos incidente, reflejado y la normal a la superficie están en el mismo plano

TEMA 4: OPTICA

  El ángulo entre el rayo reflejado y la normal es igual al ángulo entre el rayo incidente y la normal

'11 θθ =Figura 31.18 Tipler 5ª Ed.

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Page 15: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   Leyes de la refracción:

  Los rayos incidente, refractado y la normal a la superficie están en el mismo plano.

TEMA 4: OPTICA

  El ángulo entre el rayo incidente y la normal y el ángulo entre el rayo refractado y la normal guardan la siguiente relación

Ley de Snell

2211 θθ sennsenn =

Figura 31.18 Tipler 5ª Ed. Física

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Page 16: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   Leyes de la refracción:

TEMA 4: OPTICA

  Cuando n1 > n2 el rayo refrac- tado se aleja a la normal

  Cuando n1 < n2 el rayo refrac- tado se acerca a la normal

θ2

θ1 > θ2 θ1 < θ2

θ1

Figura 31.18 Tipler 5ª Ed.

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Page 17: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   Leyes de la refracción:   Cuando n1 > n2:

TEMA 4: OPTICA

  Si θ1 aumenta   lo hace hasta θcr   a partir del cual REFLEXION TOTAL

Figura 31.23 Tipler 5ª Ed. Física

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Page 18: TEMA 4: OPTICA

4.1 Índice de refracción. Leyes de reflexión y refracción   Leyes de la refracción:   Cuando n1 > n2:

TEMA 4: OPTICA

  Si θ1 < θcr → refracción

  Si θ1 > θcr

→ reflexion TOTAL

1

2

nn

sen cr =θFigura 31.23 Tipler 5ª Ed.

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